乾貨!聚乳酸(PLA)纖維研究進展

2020-12-05 找塑料網

新材料研習社報導，生物基化學纖維及其原料是我國戰略性新興生物基材料產業的重要組成部分。生物基化學纖維原料是以天然動植物為來源，用生物法生產的應用於生產生物基化學纖維的醇、酸、胺等原料。2018 年，中國聚酯纖維產量已達4014萬噸，聚醯胺纖維產量達到330萬噸，其原料絕大部分來自石油化工產品。

因此，利用豐富的生物質資源開發生物基聚酯纖維、聚醯胺纖維，一方面能減輕國內對進口石油的依賴，有助於解決當前經濟社會發展所面臨的資源短缺以及環境汙染等問題，對保障我國化纖行業轉型升級與可持續發展具有重要意義；另一方面，能夠豐富產品種類與增加產品功能，改善紡織品的供給結構，有助於滿足消費者日益提高的美好生活需要。

01 PLA纖維國內外發展

國內的PLA纖維

國內主要的聚乳酸(PLA)樹脂生產企業為浙江海正生物材料股份有限公司及同傑良生物材料有限公司。海正生物現有PLA切片產能5000t/a，同傑良生物的萬噸級PLA項目於2014年通過驗收。此外，安徽豐原生物化學股份有限公司正在籌建10萬t/a 的聚乳酸生產線。

PLA 纖維生產方面，

恆天長江生物材料有限公司從 2007年開始建設萬噸級PLA熔體直紡項目，目前已基本建成。

浙江嘉興普利萊新材料有限公司於2008年建成1000t/a的PLA長絲生產線；後與河南南樂縣政府合作成立了河南龍都生物科技有限公司，其2萬t/aPLA纖維(8000t/a長絲和12 000 t /a短纖) 項目於2014年7月試車成功， 主要使用進口PLA切片。

此外，安徽馬鞍山同傑良生物材料有限公司年產千噸級紡絲生產線於 2014 年建成、安徽豐原生化2000t/a 紡絲生產線於 2018 年建成。

整體而言，我國 PLA 纖維產業正進入蓬勃發展時期，但當前存在規模不大，應用尚未完全開發等問題。

國外的PLA纖維

國外PLA纖維研發起步較早。

1962年美國Cyanamid公司紡制出了可生物吸收的PLA醫用縫合線，但由於當時PLA的合成方法還相當落後，難以進行批量生產。

1991年，美國Cargill公司開展了以玉米為原料製備乳酸(LA)及PLA的合成技術研究，並進行了PLA纖維中試生產技術的研發，隨後PLA纖維工業才逐漸發展起來。

1997年Cargill公司與美國Dow Chemical公司合資組建了聚焦PLA開發的NatureWorks公司。

2002年NatureWorks公司建成15萬t/a PLA的生產線，隨後開發了系列商品名為Ingeo的PLA樹脂，目前已是全球最大的PLA生產商。

Total Corbion公司(Total公司與Corbion公司各佔50%股份的合資公司)位於泰國的10萬t/a丙交酯及7.5萬t/a PLA生產線於2018年投產，在提供常規 PLA 的同時，也具備生產聚乳酸立構複合物(SC-PLA)的能力，有望成為全球第二大PLA提供商。

日本島津、豐田、三井、東麗等公司在2000 年左右也曾有生產PLA樹脂的計劃，但由於聚乳酸應用開發的滯後及需求不足而放棄。

日本鍾紡、尤尼吉卡、東麗、帝人等公司利用NatureWorks公司PLA切片相繼成功開發了PLA長絲、短纖等系列產品，共同促進了PLA纖維工業化的發展。

02 市場需求

依據nova-Insitute機構2018年5月發布的調查報告，2011-2022年主要生物基聚酯樹脂及聚醯胺樹脂的市場規模如表1所示。

從中可看到2017年到2022年PLA、生物基PET、PTT及PA樹脂的全球市場規模。其中，PLA預計增長最顯著。此外，PEF預計接下來的幾年發展迅猛，到2022年會形成7萬t左右的市場規模。需要說明的是，調查報告中生物基樹脂的市場規模包括纖維、塑料及薄膜在內各應用領域的需求總量。除 PTT樹脂基本用於纖維以外，PLA中只有部分用於纖維，生物基PET則基本用於包裝，生物基PA(PA1010、PA11、PA610 等)基本用於工程塑料。

03 PLA纖維技術發展趨勢

PLA纖維在1990年左右成為研發熱點，迄今公開的相關文獻超過6.6萬篇，其中含專利約為3.6萬件。2010年以來，每年公開的專利數量高達2000項以上，特別是中國專利數量也是急劇增長，如圖5所示。

(數據截止至 2019年上半年)

從公開專利的文種及主要申請公司可看到PLA研發活躍國家主要有日本、中國、韓國及美國，如表5、6所示。

自從NatureWorks公司1997年實現PLA量產以來，與專利數量持續增長形成鮮明對比的是PLA的市場並沒有急劇擴大。PURAC(Corbion)等的PLA工廠建設一再延遲，豐田、東麗及三井等跨國巨頭當年雄心勃勃的PLA開發計劃也基本擱置。

其原因之一固然是 PLA 價格居高不下，但更主要的原因是PLA性能有所欠缺，比如PLA的耐熱性能、存儲穩定性均不佳。鑑於其性能無法與PET等相提並論，作為常規纖維PLA纖維沒有任何優勢。今後的主要開發方向應該是一次性纖維製品的應用開發以充分利用其可生物降解的特性。

來源：新材料研習社公眾號

相關焦點

  • 乾貨！聚乳酸(PLA)纖維研究進展
    PLA纖維國內主要的聚乳酸(PLA)樹脂生產企業為浙江海正生物材料股份有限公司及同傑良生物材料有限公司。此外，安徽豐原生物化學股份有限公司正在籌建10萬t/a 的聚乳酸生產線。PLA 纖維生產方面，恆天長江生物材料有限公司從 2007年開始建設萬噸級PLA熔體直紡項目，目前已基本建成。
  • 聚乳酸纖維是什麼 聚乳酸纖維應用
    聚乳酸纖維是什麼 聚乳酸纖維應用 2018-07-27 10:51:27 來源：全球紡織網 聚乳酸纖維是什麼？
  • 澄清新型纖維的真相(五)— 聚乳酸纖維
    究其本源可以了解到，這種「玉米纖維」指代的是聚乳酸纖維。往深處探究，這種指代關係或許基於幾種緣由，一是聚乳酸纖維的生產原料乳酸可由玉米澱粉製得，由表及裡，索性就叫了「玉米纖維」；二是出於市場宣傳的考慮，為迎合消費者對生態環保生活的追求，將這種可生物降解並能由可再生原料製造的纖維叫做「玉米纖維」。
  • 玉米纖維(聚乳酸纖維、PLA)應用及染色工藝
    玉米纖維(聚乳酸纖維、PLA)應用及染色工藝 　　作者：杭州美高華頤化工有限公司肖陽 　　玉米纖維是以玉米、小麥等澱粉為原料，經發酵轉化成乳酸再經聚合，紡絲而製成的合成纖維，也稱聚乳酸纖維，PLA纖維。
  • 面料課堂|可持續發展的生態纖維——聚乳酸纖維
    sdfd 聚乳酸纖維簡介 聚乳酸纖維是以玉米、小麥、甜菜等含澱粉的農產品為原料，經發酵生成乳酸後，再經縮聚和熔融紡絲製成。聚乳酸纖維是一種原料可種植、易種植，廢棄物在自然界中可自然降解的合成纖維。
  • 科普|生物基化學纖維之聚乳酸纖維(一)
    聚乳酸（PLA）是由生物質原料（玉米、甜菜、蔗糖、秸稈纖維素等）經微生物發酵而成的小分子乳酸聚合而成的高分子材料，其纖維是用聚乳酸原料通過紡絲的方法製備的新型綠色纖維，俗稱「乳絲」。
  • 科普|生物基化學纖維之聚乳酸纖維(二)
    聚乳酸纖維熱收縮率比聚酯纖維略高，尺寸穩定性稍差。耐熱性差是阻礙聚乳酸纖維應用的主要缺點之一。當處於有一定溫、溼度的自然環境（如沙土、淤泥、海水）下時，聚乳酸會被微生物完全降解成二氧化碳和水。如果將聚乳酸纖維埋入土中，自然降解時間為2~3年；而若將聚乳酸纖維與有機廢棄物混合掩埋，則幾個月就會分解。
  • 新型纖維介紹:聚乳酸(玉米)纖維Ingeo
    新型纖維介紹：聚乳酸（玉米）纖維Ingeo 2005-09-30 00:00:00 來源：全球紡織網  　　早在80年代就有設想：將來玉米將不再僅作為糧食而存在
  • PLA(聚乳酸)材料在電子菸上應用
    一、PLA材料簡介PLA是聚乳酸的英文簡稱，英文全稱是Polylactic Acid 或 Polylactide，是 α-羥基丙酸縮合的產物，屬於熱塑性脂肪族聚酯的一種。直到1987年食品公司Cargill開始投資研發新的聚乳酸製造過程，Cargill 於2001年與陶氏（Dow）合資進行商業化生產名為：Nature-Works的聚乳酸商品，PLA才正式大量進入我們生活中的方方面面。
  • pla紙杯是什麼,為什麼pla杯子那麼多國外都在用
    這幾年很多消費者流行喝著咖啡，加上現在的年輕人消費水平不斷的提高，現在國外流行環保意識，加上國內的洋隆紙杯廠家也是早一批做pla紙杯的廠家，這幾年有很多國外的人都在找pla紙杯，加上很多人對pla紙杯是什麼材質做成的都不清楚，因為這幾年很多的咖啡外賣平臺需求很多咖啡紙杯這些快消品，
  • 年產2萬噸PLA聚乳酸玉米纖維生態型醫用衛生材料項目
    一、項目概況　　PLA聚乳酸生態型醫用衛生材料是以玉米澱粉為起始原料，經澱粉酶分解得到葡萄糖，再經乳酸菌發酵成乳酸，乳酸分子中有羥基和羧基，在適當條件下容易合成高純度的聚乳酸。高分子量的聚乳酸有非常高的力學性能。在歐美等國已被用來替代不鏽鋼，作為新型的骨科內固定材料，其產品是代替石油製品的理想材料，可全面有效地解決世界性「白色汙染」的難題。　　二、資源優勢　　我市玉米資源十分豐富，市區以及附近各市縣年產玉米120萬噸以上，其它生產輔助原料及包裝材料，貨源充足，都有可靠的供貨渠道，因此，本項目所需原料供應不存在問題。
  • 聚乳酸PLA合成的兩種方法
    ❐  直接縮合聚合法乳酸同時具有-OH和-COOH進行直接縮聚，採用高效脫水劑和催化劑使乳酸或乳酸低聚物分子間脫水縮合成高分子質量聚乳酸。 直接縮聚法通常分為熔融縮聚法、固相熔融縮聚法以及溶液縮聚法。採用直接縮聚法合成的PLA，原料乳酸來源充足，大大降低了成本，有利於PLA材料的普及，但是生成的聚乳酸分子量普遍偏低，而且分子量分布比較寬，主要是由於在縮聚過程中，會生成副產物水，而且又很難將水從高粘度反應體系中排除，並且聚乳酸又會和水發生水解反應，產生解聚，從而使分子量降低，很難形成高分子量的聚乳酸，致使其應用
  • 聚乳酸(PLA)材料知識大全(附部分生產廠家名單)
    聚乳酸（H-[OCHCH3CO]n-OH）的熱穩定性好，加工溫度170～230℃，有好的抗溶劑性，可用多種方式進行加工，如擠壓、紡絲、雙軸拉伸，注射吹塑。由聚乳酸製成的產品除能生物降解外，生物相容性、光澤度、透明性、手感和耐熱性好，還具有一定的抗菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分廣泛，可用作包裝材料、纖維和非織造物等，主要用於服裝（內衣、外衣）、產業（建築、農業、林業、造紙）和醫療衛生等領域。
  • 生物基材料行業迅速崛起 看專家如何分析全球聚乳酸(PLA)發展現狀
    據悉，從上世紀90年代開始，歐美國家就著手研製聚乳酸纖維，但受限於生產成本過高等因素，其產業化進程一直步履維艱。　　截至目前，全球聚乳酸生產主要集中在美國嘉吉、法國道達爾、比利時格拉特等少數企業。其中，比利時格拉特是豐原聚乳酸的早期技術合作方，其中國工廠由豐原聚乳酸於2002年引進。
  • 為「白色汙染」難題提供解決方案,聚乳酸(PLA)高峰論壇在穗舉行
    廣東省醫養融合平臺組委會、廣東省養老服務產業促進會舉辦的「聚乳酸（PLA）高峰論壇暨百家協會項目交流會」近日在廣州舉辦。近百家社會組織會長、秘書長，企業嘉賓、媒體約 150 人參加本次活動。為了從源頭上改善生態環境，為人們健康生活保駕護航，經過廣東省養老服務產業促進會、廣東省醫養融合平臺組委會專家團隊研究發現，以生物基新材料為代表的聚乳酸（PLA）主要從玉米、木薯、廢棄農作物秸稈等生物材料中提取乳酸，生產聚乳酸，產生聚乳酸纖維，然後紡紗成錠、聚塑成型、製造成品全產業鏈生產線。
  • 中國PLA聚乳酸行業上下遊產業鏈圖譜(圖)
    原標題：中國PLA聚乳酸行業上下遊產業鏈圖譜（圖） 　　PLA是以乳酸為原料聚合生成的高分子材料，具有無毒、無刺激性、強度高、易加工成型和優良的生物相容性等特點
  • 松原市玉米秸稈生產聚乳酸項目
    聚乳酸在日用品、纖維和醫療器械等領域具有主要發展前景。作為纖維，聚乳酸纖維具有很多優異的性能，比如PET親水性好、懸垂性、舒適性和手感好、回彈性好、較好的捲曲性和捲曲持久性、收縮率可以控制；強度高、抗紫外穩定性好、比PET密度小、可以用分散性染料染色、成型加工性好、熱粘結溫度可以控制、結晶熔融溫度可以在120~170℃範圍內變化、可燃性低、發煙量小。
  • 聚乳酸PLA發泡技術,使一次性餐盒成本下降10倍!
    聚乳酸也稱為聚丙交酯，英文名稱 Polylactic Acid，簡稱PLA，屬於聚酯家族，是以乳酸為主要原料聚合得到的聚合物。化學結構式如下圖所示。PLA是一種新型的生物基可再生生物降解材料，使用可再生的植物資源(如玉米、木薯等)所提出的澱粉原料製成。澱粉原料經由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌種發酵製成高純度的乳酸，再通過化學合成方法合成一定分子量的聚乳酸。
  • 聚乳酸國產了嗎
    合成聚乳酸的原料是乳酸，其分子中含有一個手性碳原子，具有旋光性。因此，聚乳酸具有左旋聚乳酸(L-PLA)、右旋聚乳酸(D-PLA)、外消旋聚乳酸（D，L-PLA）和內消旋聚乳酸(meso-PLA)等幾種光異構聚合體，其中最常用的是左旋異構聚合體L-PLA。
  • 2020-2026年全球與中國聚乳酸(PLA)行業現狀分析與發展趨勢研究報告
    《2020-2026年全球與中國聚乳酸（PLA）行業現狀分析與發展趨勢研究報告》針對當前聚乳酸（PLA）行業發展面臨的機遇與威脅，提出聚乳酸（PLA）行業發展投資及戰略建議。　　《2020-2026年全球與中國聚乳酸（PLA）行業現狀分析與發展趨勢研究報告》以嚴謹的內容、翔實的分析、權威的數據、直觀的圖表等，幫助聚乳酸（PLA）行業企業準確把握行業發展動向、正確制定企業競爭戰略和投資策略。